第2章 S7-1200 PLC的程序设计基础.ppt
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1、第第 2 章章S7-1200 PLC的程序设计基础的程序设计基础2.1 S7-1200的编程语言的编程语言国际标准国际标准IEC(国国际际电电工工委委员员会会)是是为为电电子子技技术术的的所所有有领领域域制制定定全全球球标标准准的的国际组织。国际组织。IEC 61131是是PLC的的国国际际标标准准,其其中中第第三三部部分分IEC 61131-3是是PLC的的编编程程语语言言标标准准。IEC 61131-3是是世世界界上上第第一一个个,也也是是至至今今唯唯一一的的工工业业控控制制系系统统的的编编程程语语言言标标准准,已已经经成成为为DCS、IPC、FCS、SCADA和运动控制系统事实上的软件标
2、准。和运动控制系统事实上的软件标准。IEC 61131-3的的5种种编编程程语语言言:指指令令表表(Instruction List)、结结构构文文本本(Structured Text,ST)、梯梯形形图图(Ladder Diagram,LD)、功功能能 块块 图图(Function Block Diagram,FBD)、顺顺 序序 功功 能能 图图(Sequential Function Chart,SFC)。2.1 S7-1200的编程语言的编程语言梯形图和功能块图梯形图和功能块图梯梯形形图图(LAD)是是使使用用得得最最多多的的PLC图图形形编编程程语语言言,由由触触点点、线线圈圈和用方
3、框表示的指令框组成。和用方框表示的指令框组成。触触点点和和线线圈圈组组成成的的电电路路称称为为程程序序段段(network,网网络络),Step 7 Basic自动为程序段编号。自动为程序段编号。功能块图功能块图(FBD)使用类似于数字电路的图形逻辑来表示控制逻辑。使用类似于数字电路的图形逻辑来表示控制逻辑。2.2 系统存储区与数据类型系统存储区与数据类型物理存储器物理存储器PLC使用的物理存储器类型:使用的物理存储器类型:RAM,ROM,Flash EPROM(简称为简称为FEPROM)装装载载存存储储器器:非非易易失失性性的的存存储储区区,用用于于保保存存用用户户程程序序、数数据据和和组组
4、态态信信息息。所所有有的的CPU都都有有内内部部的的装装载载存存储储器器,CPU插插入入存存储储卡卡后后,用用存存储储卡卡做做装装载载存存储储器器。类类似似于于计计算算机机的的硬硬盘盘,具具有有断断电电保保持持功功能。能。工工作作存存储储器器:集集成成在在CPU中中的的高高速速存存取取的的RAM。类类似似于于计计算算机机的的内存,断电时内容丢失。内存,断电时内容丢失。断断电电保保持持存存储储器器:用用来来防防止止在在电电源源关关闭闭时时丢丢失失数数据据,可可以以用用不不同同方法设置变量的断电保持功能。方法设置变量的断电保持功能。存储卡:可选的存储卡用来存储用户程序,或用于传送程序。存储卡:可选
5、的存储卡用来存储用户程序,或用于传送程序。2.2 系统存储区与数据类型系统存储区与数据类型基本数据类型基本数据类型变量类型符号位数取值范围常数举例位Bool11,0TRUE,FALSE或1,0字节Byte816#0016#FF16#12,16#AB字Word1616#000016#FFFF16#ABCD,16#0001双字DWord3216#0000000016#FFFFFFFF16#02468ACE字符Char816#0016#FFA,t,有符号字节SInt8-128127123,-123整数Int16-3276832767123,-123双整数Dint32-2147483648214748
6、3647123,-123无符号字节USInt80255123无符号整数UInt16065535123无符号双整数UDInt3204294967295123浮点数(实数)Real321.17549510-383.402823 103812.45,-3.4,-1.2E+3双精度浮点数LReal642.2250738585072020 10-308 1.7976931348623157 1030812345.12345-1,2E+40时间Time321T#-24d20h31m23s648ms T#24d20h31m23s648msT#1d_2h_15m_30s_45ms2.2 系统存储区与数据类型系
7、统存储区与数据类型字节,字节字节,字节.位寻址位寻址“字字节节.位位”寻寻址址方方式式:如如I3.2,首首位位字字母母表表示示存存储储器器标标识识符符,I表示输入过程映像区表示输入过程映像区8位二进制数组成位二进制数组成1个字节个字节(Byte):以起始字节的地址作为字和双字的地址。以起始字节的地址作为字和双字的地址。起始字节为最高位的字节。起始字节为最高位的字节。2.2 系统存储区与数据类型系统存储区与数据类型字,双字寻址字,双字寻址MW100MD10032位位的的浮浮点点数数又又称称为为实实数数(Real)。浮浮点点数数的的优优点点是是用用很很小小的的存存储空间储空间(4B)表示非常大和非
8、常小的数。表示非常大和非常小的数。PLC输输入入和和输输出出的的数数值值大大多多是是整整数数,例例如如模模拟拟量量输输入入和和输输出出值值,用用浮浮点点数数来来处处理理这这些些数数据据需需要要进进行行整整数数和和浮浮点点数数之之间间的的转转换换,浮点数的运输速度不及整数的运算速度慢一些。浮点数的运输速度不及整数的运算速度慢一些。在在编编程程软软件件中中,用用十十进进制制小小数数来来表表示示浮浮点点数数,例例如如50是是整整数数,50.0为浮点数。为浮点数。2.2 系统存储区与数据类型系统存储区与数据类型浮点数浮点数 2.2 系统存储区与数据类型系统存储区与数据类型系统存储区系统存储区 存储区存
9、储区描述描述强制强制保持保持过程映像输入过程映像输入(I)在在扫扫描描循循环环开开始始时时,从从物物理理输输入入复复制制的的输输入值入值YesNo物理输入物理输入(I_:P)通过该区域立即读取物理输入通过该区域立即读取物理输入NoNo过程映像出过程映像出(Q)在在扫扫描描循循环环开开始始时时,将将输输出出值值写写入入物物理理输输出出YesNo物理输出物理输出(Q_:P)通过该区域立即写物理输出通过该区域立即写物理输出NoNo位存储器位存储器(M)用用于于存存储储用用户户程程序序的的中中间间运运算算结结果果或或标标志志位位NoYes临临时时局局部部存存储储器器(L)块块的的临临时时局局部部数数据
10、据,只只能能供供块块内内部部使使用用,只可以通过符合方式来访问只可以通过符合方式来访问NoNo数据块数据块(DB)数据存储器与数据存储器与FB的参数存储器的参数存储器NoYes2.3 位逻辑指令位逻辑指令常开触点、常闭触点、取反触点常开触点、常闭触点、取反触点输出线圈、取反输出线圈输出线圈、取反输出线圈复位、置位复位、置位区域置位、区域复位区域置位、区域复位复位优先锁存器、置位优先锁存器复位优先锁存器、置位优先锁存器上升沿检测触点、下降沿检测触点上升沿检测触点、下降沿检测触点上升沿检测线圈、下降沿检测线圈上升沿检测线圈、下降沿检测线圈上升沿触发器、下降沿触发器上升沿触发器、下降沿触发器2.3
11、位逻辑指令位逻辑指令置位复位指令置位复位指令最主要的特点是有记忆和保持功能。最主要的特点是有记忆和保持功能。2.3 位逻辑指令位逻辑指令多点置位复位指令多点置位复位指令多多点点置置位位指指令令将将指指定定的的地地址址开开始始的的连连续续若若干干个个地地址址置置位位(变变为为1状态并保持状态并保持)。多多点点复复位位指指令令将将指指定定的的地地址址开开始始的的连连续续若若干干个个地地址址复复位位(变变为为0状态并保持状态并保持)。2.3 位逻辑指令位逻辑指令复位优先、置位优先锁存器复位优先、置位优先锁存器复位优先锁存器置位优先锁存器SR1输出位RS1输出位00保持前一状态00保持前一状态0101
12、00101011110001复位优先锁存器、置位优先锁存器:输出线圈可选2.3 位逻辑指令位逻辑指令边缘检测触点指令边缘检测触点指令如如果果输输入入信信号号I0.6由由0变变为为1状状态态(即即输输入入信信号号I0.6的的上上升升沿沿),则则该触点接通一个扫描周期。该触点接通一个扫描周期。触触点点下下面面的的M4.3为为边边缘缘存存储储位位,用用来来存存储储上上一一个个扫扫描描循循环环是是I0.6的的状状态态,通通过过比比较较输输入入信信号号的的当当前前状状态态和和上上一一次次循循环环的的状状态态来来检检测测信信号号的的边边沿沿。边边沿沿存存储储位位的的地地址址只只能能在在程程序序中中使使用用
13、一一次次,它它的的状状态态不不能能在在其其他他地地方方被被改改写写。只只能能使使用用M、全全局局DB和和静静态态局局部部变变量量来来作作边边沿沿存存储储位位,不不能能使使用用临临时时局局部部数数据据或或I/O变变量量来来作边沿存储位。作边沿存储位。2.3 位逻辑指令位逻辑指令边缘检测线圈指令边缘检测线圈指令边缘检测线圈指令:边缘检测线圈指令:上上升升沿沿检检测测线线圈圈仅仅在在流流进进该该线线圈圈的的能能流流的的上上升升沿沿,输输出出位位M6.1为为1状态,状态,M6.2为边沿存储位。为边沿存储位。在在I0.7的的上上升升沿沿,M6.1的的常常开开触触点点闭闭合合一一个个扫扫描描周周期期,使使
14、M6.6置置位位,在在I0.7的的下下降降沿沿,M6.3的的常常开开触触点点闭闭合合一一个个扫扫描描周周期期,使使M6.6复位。复位。2.3 位逻辑指令位逻辑指令P_TRIG与与N_TRIG指令指令在在流流进进P_TRIG指指令令的的CLK输输入入端端的的能能流流的的上上升升沿沿,Q端端输输出出一一个个扫描周期的能流,使扫描周期的能流,使M8.1置位,方框下面的置位,方框下面的M8.0是脉冲存储器位。是脉冲存储器位。P_TRIG指令与指令与N_TRIG指令不能放在电路的开始处和结束处。指令不能放在电路的开始处和结束处。2.3 位逻辑指令位逻辑指令3种边沿检测指令的功能种边沿检测指令的功能以上升
15、沿检测为例:以上升沿检测为例:在在P触触点点指指令令中中,触触点点上上面面的的地地址址的的上上升升沿沿,该该触触点点接接通通一一个个扫扫描描周周期期,因因此此P触触点点用用于于检检测测触触点点上上面面地地址址的的上上升升沿沿,并并且且直直接接输出上升沿脉冲。输出上升沿脉冲。在在P线线圈圈的的能能流流的的上上升升沿沿,线线圈圈上上面面的的地地址址在在一一个个扫扫描描周周期期为为1状状态态,因因此此P线线圈圈用用于于检检测测能能流流的的上上升升沿沿,并并用用线线圈圈上上面面的的地地址址来来输出上升沿脉冲。输出上升沿脉冲。P_TRIG指令用于检测能流的上升沿,并且直接输出上升沿脉冲。指令用于检测能流
16、的上升沿,并且直接输出上升沿脉冲。如如果果P_TRIG指指令令左左边边只只有有I1.0触触点点,可可以以用用I1.0的的P触触点点来来代代替替P_TRIG指令。指令。2.3 位逻辑指令位逻辑指令故障信息显示电路举例故障信息显示电路举例 1/2设设计计故故障障信信息息显显示示电电路路,从从故故障障信信号号I0.0的的上上升升沿沿开开始始,Q0.7控控制制的的指指示示灯灯以以1Hz的的频频率率闪闪烁烁。操操作作人人员员按按复复位位按按钮钮I0.1后后,如如果果故故障障已已经经消消失失,则则指指示示灯灯灭灭,如如果果没没有有消消失失,则则指指示示灯灯转转为为常常亮亮,直至故障消失。直至故障消失。2.
17、3 位逻辑指令位逻辑指令故障信息显示电路举例故障信息显示电路举例 2/22.4 定时器指令定时器指令定时器的基本功能定时器的基本功能 1/2使使用用定定时时器器指指令令可可创创建建编编程程的的时时间间延延迟迟,S7-1200 PLC有有4种种定定时器:时器:TP:脉冲定时器可生成具有预设宽度时间的脉冲。脉冲定时器可生成具有预设宽度时间的脉冲。TON:接通延迟定时器输出:接通延迟定时器输出Q在预设的延时过后设置为在预设的延时过后设置为 ON。TOF:关断延迟定时器输出:关断延迟定时器输出 Q 在预设的延时过后重置为在预设的延时过后重置为 OFF。TONR:保保持持型型接接通通延延迟迟定定时时器器
18、输输出出在在预预设设的的延延时时过过后后设设置置为为ON。在在使使用用 R 输输入入重重置置经经过过的的时时间间之之前前,会会跨跨越越多多个个定定时时时时段段一直累加经过的时间。一直累加经过的时间。RT:通通过过清清除除存存储储在在指指定定定定时时器器背背景景数数据据块块中中的的时时间间数数据据来来重置定时器。重置定时器。每每个个定定时时器器都都使使用用一一个个存存储储在在数数据据块块中中的的结结构构来来保保存存定定时时器器数数据。据。在编辑器中放置定时器指令时可分配该数据块。在编辑器中放置定时器指令时可分配该数据块。2.4 定时器指令定时器指令定时器的基本功能定时器的基本功能 2/22.4
19、定时器指令定时器指令定时器的输入输出参数定时器的输入输出参数 1/4TP、TON 和和 TOF 定定时时器器具具有有相相同同的的输输入入和和输出参数。输出参数。TONR 定时器具有附加的复位输入参数定时器具有附加的复位输入参数 R。可可创创建建自自己己的的“定定时时器器名名称称”来来命命名名定定时时器器数数据据块块,还还可可以以描描述述该该定定时时器器在在过过程程中中的的用用途。途。RT 指令可重置指定定时器的定时器数据。指令可重置指定定时器的定时器数据。2.4 定时器指令定时器指令定时器的输入输出参数定时器的输入输出参数 2/4参数参数数据类型数据类型说明说明INBool启用定时器输入启用定
20、时器输入RBool将将 TONR 经过的时间重置为零经过的时间重置为零PT(Preset Time)Bool预设的时间值输入预设的时间值输入QBool定时器输出定时器输出ET(Elapsed Time)Time经过的时间值输出经过的时间值输出定时器数据块定时器数据块DB指定要使用指定要使用 RT 指令复位的定时器指令复位的定时器参参数数 IN从从0变变为为1将将启启动动TP、TON 和和 TONR,从从1变变0 将将启启动动 TOF。ET 为为定定时时开开始始后后经经过过的的时时间间,或或称称为为已已耗耗时时间间值值(可可以以不不为为ET指指定定地地址址),它它们们的的数数值值类类型型为为32
21、位位的的Time,单单位位为为ms,最最大大定定时时间为时时间为T#24D_20H_31M_23S_647MS。2.4 定时器指令定时器指令定时器的输入输出参数定时器的输入输出参数 3/4IEC定定时时器器和和IEC计计数数器器属属于于功功能能块块,调调用用时时需需要要指指定定配配套套的的背背景数据块,定时器和计数器指令的数据保存在背景数据块中。景数据块,定时器和计数器指令的数据保存在背景数据块中。在在梯梯形形图图中中输输入入定定时时器器指指令令时时,打打开开右右边边的的指指令令窗窗口口将将“定定时时器器操操作作”文文件件夹夹中中的的定定时时器器指指令令拖拖放放到到梯梯形形图图中中适适当当的的
22、位位置置,在在出出现现的的“调调用用选选项项”对对话话框框中中修修改改将将要要生生成成的的背背景景数数据据块块的的名名称称,或采用默认的名称。点击或采用默认的名称。点击“确定确定”按钮,自动生成数据块。按钮,自动生成数据块。2.4 定时器指令定时器指令定时器的输入输出参数定时器的输入输出参数 4/4定时器定时器 PT 和和 IN 参数值变化参数值变化 TPl定时器运行期间,更改定时器运行期间,更改 PT 没有任何影响。没有任何影响。l定时器运行期间,更改定时器运行期间,更改 IN 没有任何影响。没有任何影响。TONl定时器运行期间,更改定时器运行期间,更改 PT 没有任何影响。没有任何影响。l
23、定时器运行期间,将定时器运行期间,将 IN 更改为更改为 FALSE 会复位并停止定时器。会复位并停止定时器。TOFl定时器运行期间,更改定时器运行期间,更改 PT 没有任何影响。没有任何影响。l定时器运行期间,将定时器运行期间,将 IN 更改为更改为 TRUE 会复位并停止定时器。会复位并停止定时器。TONRl定定时时器器运运行行期期间间更更改改PT没没有有任任何何影影响响,但但对对定定时时器器中中断断后后继继续续运运行会有影响。行会有影响。l定定时时器器运运行行期期间间将将IN更更改改为为 FALSE 会会停停止止定定时时器器但但不不会会复复位位定定时时器。器。l将将 IN 改回改回 TR
24、UE 将使定时器从累积的时间值开始定时。将使定时器从累积的时间值开始定时。2.4 定时器指令定时器指令脉冲定时器脉冲定时器TP时序图时序图2.4 定时器指令定时器指令接通延时定时器接通延时定时器TON时序图时序图2.4 定时器指令定时器指令断开延时定时器断开延时定时器TOF时序图时序图2.4 定时器指令定时器指令保持型接通延时定时器保持型接通延时定时器TONR时序图时序图2.4 定时器指令定时器指令举例举例 1/6用接通延时定时器设计周期和占空比可调的振荡电路。用接通延时定时器设计周期和占空比可调的振荡电路。M2.7只只接接通通一一个个扫扫描描周周期期,振振荡荡电电路路实实际际上上是是一一个个
25、有有正正反反馈馈的的电电路,两个定时器的输出路,两个定时器的输出Q分别控制对方的输入分别控制对方的输入IN,形成了正反馈。,形成了正反馈。振荡电路的高、低电平时间分别由两个定时器的振荡电路的高、低电平时间分别由两个定时器的PT值确定。值确定。2.4 定时器指令定时器指令举例举例 2/62.4 定时器指令定时器指令举例举例 3/6用3种定时器设计卫生间冲水控制电路。2.4 定时器指令定时器指令举例举例 4/62.4 定时器指令定时器指令举例举例 5/6两两条条运运输输带带顺顺序序相相连连,为为避避免免运运送送的的物物料料在在1号号运运输输带带上上堆堆积积,按按下下起起动动按按钮钮I0.3,1号号
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